tiết 60: Bài tập các nguyên lí của nhiệt động lực học

Ngày soạn: 18/ 3/ 2015 Ngày giảng: 24/ 3/ 2015 Tiết 60: BÀI TẬP I MỤC TIÊU Kiến thức: - Biết định nghĩa nội cách làm biến thiên nội - Công thức tính nhiệt lượng - Hiểu nội dung nguyên lí I nhiệt động lực học biểu thức tính - Biết quy ước dấu nhiệt lượng công - Biết cách phát biểu nguyên lí II nhiệt động lực học Kĩ năng: - Vận dụng công thức tính nhiệt lượng để giải tập - Vận dụng công thức nguyên lí I nhiệt động lực học quy ước dấu công nhiệt lượng để giải tập -Vận dụng nguyên lí II để giải thích tượng đời sống, kĩ thuật Thái độ Hứng thú yêu thích môn học, tác phong tỉ mỉ, cẩn thận xác II TRỌNG TÂM - Bài tập Nguyên lí I NĐLH - Bài tập quy ước dấu đại lượng nguyên lí I NĐLH III PHƯƠNG PHÁP, PHƯƠNG TIỆN Phương pháp Vấn đáp, hướng dẫn Phương tiện Phiếu học tập, phấn, bảng IV TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Ổn định lớp (1 phút) Lớp 10A9 Kiểm tra cũ (trong phần nhắc lại kiến thức cần nhớ) Bài Hoạt động 1(1 phút): Đặt vấn đề Chúng ta vừa học xong chương VI Cơ sở nhiệt động lực học Hôm vận dụng kiến thức học chương để giải số tập Hoạt động 2(7 phút): Nhắc lại kiến thức cần nhớ Hoạt động GV HS Nội dung GV: Yêu cầu HS nhắc lại kiến thức I KIẾN THỨC CẦN NHỚ cần nhớ nội biến Nội biến thiên nội thiên nội + Định nghĩa nội năng: Trong nhiệt HS: Định nghĩa nội năng: Trong nhiệt động lực học người ta gọi tổng động động lực học người ta gọi tổng động phân tử cấu phân tử cấu tạo nên vật nội vật tạo nên vật nội vật Nội vật phụ thuộc vào + U= f (T, V) nhiệt độ thể tích vật: U= f (T, V) + Có cách làm thay đổi nội Có cách làm thay đổi nội thực thực công truyền nhiệt công truyền nhiệt + Trong trình truyền nhiệt nhiệt Trong trình truyền nhiệt nhiệt lượng lượng ΔU= Q ΔU= Q Công thức tính nhiệt lượng: Công thức tính nhiệt lượng: Q= mcΔt Q= mcΔt Trong đó: Trong đó: Q nhiệt lượng thu vào hay tỏa (J) Q nhiệt lượng thu vào hay tỏa (J) m khối lượng chất (Kg) m khối lượng chất (Kg) c nhiệt dung riêng chất (J/Kg.K) c nhiệt dung riêng chất (J/Kg.K) Δt độ biến thiên nhiệt độ (0C K) Δt độ biến thiên nhiệt độ (0C K) GV: Yêu cầu HS nhắc lại kiến thức cần nhớ nguyên lí Các nguyên lí nhiệt động lực học nhiệt động lực học + Nguyên lí I NĐLH: Độ biến thiên nội HS:+ Nội dung nguyên lí I NĐLH: Độ vật tổng công nhiệt biến thiên nội vật tổng lượng mà vật nhận công nhiệt lượng mà vật nhận -Công thức: ΔU= A + Q -Công thức: ΔU= A + Q Trong đó: Trong đó: ΔU độ biến thiên nội hệ ΔU độ biến thiên nội hệ A công mà hệ nhận hay sinh A công mà hệ nhận hay sinh ra Q nhiệt lượng mà hệ nhận từ hệ Q nhiệt lượng mà hệ nhận từ hệ khác hay truyền cho hệ khác khác hay truyền cho hệ khác + Quy ước dấu nhiệt lượng + Quy ước dấu nhiệt lượng công: công: Q > 0: Hệ nhận nhiệt lượng Q > 0: Hệ nhận nhiệt lượng Q < 0: Hệ truyền nhiệt lượng A > 0: Hệ nhận công A < 0: Hệ thực công + Nội dung nguyên lí II NĐLH: Cách phát biểu Clau-di-út: Nhiệt tự truyền từ vật sang vật nóng Cách phát biểu Các-nô: Động nhiệt chuyển hóa tất nhiệt lượng nhận thành công học Q < 0: Hệ truyền nhiệt lượng A > 0: Hệ nhận công A < 0: Hệ thực công + Nguyên lí II NĐLH: * Nhiệt tự truyền từ vật sang vật nóng * Động nhiệt chuyển hóa tất nhiệt lượng nhận thành công học Hoạt động 2(35 phút): Bài tập áp dụng Hoạt động GV HS GV: Phát phiếu học tập cho HS Yêu cầu HS làm phần I Trắc nghiệm HS: Suy nghĩ trả lời: Câu D Câu B Câu C Câu C Câu A GV: Nhận xét Yêu cầu HS làm phần II Tự luận Yêu cầu HS đọc tóm tắt đề bài HS: Tóm tắt: m1= 0,5 kg; m2 = 0,118 kg; t1 = 20oC m3 = 0,2 kg; t2 = 75oC; c1 =0,92.103 J/(kg.K c3 =0,46.103 J/(kg.K) Khi cân nhiệt t = ? GV: Nhiệt lượng bình nhôm thu: Q1 ) c2 =4,18.103 J/(kg.K) =? HS: Q1 = m1c1( t –t1) GV: Nhiệt lượng nước thu vào: Q2 =? HS: Q2 = m2c2( t –t1) GV: Nhiệt lượng miếng sắt tỏa ra: Q =? HS: Q3 = m3c3( t2 –t) GV: Khi cân nhiệt ta có phương trình gì? HS: Q1 + Q2 = Q3 GV: Giải phương trình ta thu giá trị nhiệt độ t cân Nội dung II BÀI TẬP ÁP DỤNG Phần I: Trắc nghiệm Câu D Câu B Câu C Câu C Câu A Phần II: Tự luận Bài 1: Tóm tắt: m1= 0,5 kg; m2 = 0,118 kg; t1 = 20oC m3 = 0,2 kg; t2 = 75oC; C1 =0,92.103 J/(kg.K) C2 =4,18.103 J/(kg.K) C3 =0,46.103 J/(kg.K) Khi cân nhiệt t = ? Giải: Nhiệt lượng bình nhôm thu vào là: Q1 = m1c1( t –t1) Nhiệt lượng nước thu vào là: Q2 = m2c2( t –t1) Nhiệt lượng miếng sắt tỏa là: Q3 = m3c3( t2 –t) Khi cân nhiệt ta có phương trình: Q1 + Q2 = Q3  m1c1( t –t1) + m2c2( t –t1) = m3c3( t2 –t) (m1c1 + m2c2 + m3c3)t =(m1c1 + m2c2)t1 + m3c3 t2 => t = 25oC Yêu cầu HS lên bảng làm tập HS: Làm theo yêu cầu GV Bài 3: Tóm tắt: Q = 6.106 J; ΔV = 0,5 m3 GV: Yêu cầu HS đọc tóm tắt đề P = 106 N/ m2 = số ΔU =? HS: Tóm tắt: Q = 6.106 J; ΔV = 0,5 m3 P = 106 N/ m2 = số ΔU =? GV: Đây trình gì? HS: Quá trình đẳng áp GV: Vậy công thức tính độ biến thiên Giải: nội gì? Công khí thực là: HS: ΔU = A + Q A = p ΔV = 106 0,5 = 106 (J) GV: Công A tính nào? Khí nhận nhiêt: Q > HS: A = F Δh = p S.Δh = p ΔV Khí thực công: A < GV: Dấu công nhiệt lượng Độ biến thiên nội khí là: nào? ΔU = A + Q HS: Q > 0; A < =6.106 - 106 = 2.106 (J) GV: Từ ta dễ dàng tính Bài 4: độ biến thiên nội Tóm tắt: Yêu cầu HS lên bảng làm tập V=500cm3 ; P =1,96.106 Pa HS: Làm theo yêu cầu giáo viên Δt = 100C ; A = 36J T=? GV: Yêu cầu HS đọc tóm tắt đề Giải: Thể tích khí tăng lên lượng: HS: Tóm tắt: ΔV = A : p V=500cm ; P =1,96.10 Pa =36 : (1,96.106) = 1,84.10-5 (m3) Δt = 100C ; A = 36J Ta có: V1 / T1 = V2 / T2 T=?  V1 / T1 = (V1 +ΔV) / (T1 + Δt) GV: Thể tích khí tăng lên tính T1 ΔV = V1 Δt nào?  T1 = V1 Δt / ΔV HS: A = p ΔV = 10-4 10 / 1,84.10-5 => ΔV = A : p =272 K GV: Muốn tính nhiệt độ ban đầu chất khí ta phải áp dụng công thức nào? HS: Áp dụng công thức định luật Gay Luy-xác: V1 / T1 = V2 / T2 GV:Yêu cầu HS lên bảng làm tập HS: Làm theo yêu cầu giáo viên Dặn dò (1 phút) Yêu cầu học sinh đọc trước 34: Chất rắn kết tinh Chất rắn vô định hình IV RÚT KINH NGHIỆM SAU GIỜ DẠY PHIẾU HỌC TẬP PHẦN I: TRẮC NGHIỆM (Khoanh tròn vào đáp án đúng) Câu 1: Câu sau nói nội không đúng? A Nội dạng lượng B Nội chuyển hóa thành dạng lượng khác C Nội vật tăng lên giảm D Nội nhiệt lượng Câu 2: Hệ thức ΔU = Q hệ thức nguyên lí I NĐLH A Áp dụng cho trình đẳng nhiệt B Áp dụng cho trình đẳng áp C Áp dụng cho trình đẳng tích D Áp dụng cho ba trình Câu 3: Hệ thức sau phù hợp với trình làm lạnh đẳng tích? A.ΔU = Q với Q < B ΔU = Q với Q > C.ΔU = A với A > D ΔU = A với A < Câu 4: Khi nói cấu tạo động nhiệt, phát biểu sau sai? A Động nhiệt có phận là: nguồn nóng, phận phát động nguồn lạnh B Nguồn nóng có tác dụng trì nhiệt độ cho động nhiệt C Trong phận phát động, tác nhân dãn nở sinh công D Nguồn lạnh nhận nhiệt lượng tác nhân tỏa để giảm nhiệt độ Câu 5: Để nâng cao hiệu suất động nhiệt, người ta cần A Nâng cao nhiệt độ nguồn nóng B Hạ thấp nhiệt độ nguồn lạnh C Nâng cao nhiệt độ nguồn nóng, hạ thấp nhiệt độ nguồn lạnh D Hạ thấp nhiệt độ nguồn nóng, nâng cao nhiệt độ nguồn lạnh PHẦN II: TỰ LUẬN Bài 1: Một bình nhôm khối lượng 0,5 kg chứa 0,118 kg nước nhiệt độ 20oC Người ta thả vào bình miếng sắt khối lượng 0,2 kg nung tới 75oC Xác định nhiệt độ nước bắt đầu có cân nhiệt Bỏ qua truyền nhiệt môi trường bên Nhiệt dung riêng nhôm 0,92.103 J/(kg.K); nước 4,18.103 J/(kg.K); sắt 0,46.103 J/ (kg.K) Bài 2: Một nhiệt lượng kế đồng thau khối lượng 128 g chứa 210 g nước nhiệt độ 8,4oC Người ta thả miếng kim loại khối lượng 192 g nung nóng tới 100oC vào nhiệt lượng kế Xác định nhiệt dung riêng chất làm miếng kim loại, biết nhiệt độ bắt đầu có cân nhiệt 21,5 oC Bỏ qua truyền nhiệt môi trường bên Nhiệt dung riêng đồng thau 0,128.103 J/(kg.K) Bài 3: Khi truyền nhiệt lượng 6.106 J cho khí xilanh hình trụ khí nở đẩy pít tông lên làm thể tích khí tăng thêm 0,5m Tính độ biến thiên nội khí Biết áp suất khí 8.10 N/m2 coi áp suất không thay đổi trình thực công Bài 4: Không khí xilanh tích V=500cm áp suất 1,96.106 Pa Do đun nóng đẳng áp, không khí xilanh nóng thêm 100C thực công 36 J đẩy pittông lên Hãy xác định nhiệt độ ban đầu chất khí Bài 5: Một lượng khí lí tưởng chứa xilanh có pít tông chuyển động Các thông số trạng thái ban đầu khí 0,010 m 3; 100 kPa; 300K Khí làm lạnh đẳng áp tới thể tích khí 0,006m3 a Vẽ đường biểu diễn qua trình biến đổi trạng thái hệ tọa độ (p, V) b Xác định nhiệt độ cuối khí c Tính công chất khí